□文/喬小明 高志強(qiáng) 高象軒

1 工程概況

美國兵營坐落于和平區(qū)煙臺道與大沽北路交口，主體約建成于1913年，磚木結(jié)構(gòu)，屬于天津市歷史風(fēng)貌建筑。由于建筑物較久遠(yuǎn)且在不同時期均經(jīng)歷過自然災(zāi)害等因素影響，為避免因其自身結(jié)構(gòu)和外界環(huán)境因素影響建筑的使用壽命，故需對該建筑進(jìn)行全面修繕。

該建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)已幾乎全部拆除，僅剩外墻和內(nèi)部木梁，整體結(jié)構(gòu)存在安全隱患，為保證修繕施工安全，需將外墻臨時加固穩(wěn)定，做好全面的保護(hù)排險工作。在修繕中需要進(jìn)行地基基礎(chǔ)加固和主體結(jié)構(gòu)更換，地基基礎(chǔ)加固是結(jié)構(gòu)加固的重要前提，而主體結(jié)構(gòu)更換則是將原有木結(jié)構(gòu)更換為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。

2 外檐墻體保護(hù)排險方案

建筑除外圍墻體和中部的內(nèi)橫墻及木梁被保留外，其他所有室內(nèi)墻體均已被拆除。在內(nèi)部木框架保留狀態(tài)下，對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的受壓承載力、抗剪能力進(jìn)行驗算，結(jié)果顯示其受壓承載力、受剪承載力不足，需增加外圍保留墻體的整體穩(wěn)定性，以確保施工過程安全。

原有設(shè)計方案擬采用新加鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行外圍墻臨時加固，根據(jù)現(xiàn)狀及工期要求并經(jīng)過多次對比論證，一致認(rèn)為采用安德固腳手架比新加外圍鋼結(jié)構(gòu)保護(hù)體系結(jié)構(gòu)更為適用本工程。

1）安徳固腳手架施工方便，架體靈活，搭拆快捷，可以縮短工期。此工程屬于天津市重點工程，工期十分緊迫，采用鋼結(jié)構(gòu)保護(hù)體系施工周期較長，而安徳固架體則可以將外檐墻體加固時間縮短到最低，適用于工期緊迫的工程。

2）安徳固腳手架能夠適用現(xiàn)有場地施工，不需要占用較大場地?，F(xiàn)場場地狹小，工作面有限，使用安徳固腳手架不需占用較大場地，可以滿足現(xiàn)場施工要求。而鋼結(jié)構(gòu)體系則需要較大的工作面，在現(xiàn)場場地有限的條件下不能滿足施工要求。

3）安徳固腳手架對墻體加固方式靈活，不會對原墻體產(chǎn)生破壞。安徳固架體由外徑為48mm的桿件組成雙排及三排架為主體結(jié)構(gòu)的外墻架并且在原建筑窗口四角部位伸進(jìn)水平鋼管，對窗間承重墻體形成“環(huán)箍”，提高其內(nèi)外兩個方向的抗側(cè)能力，所有與墻體連接均采用“箍、夾、背”的方式進(jìn)行處理，以達(dá)到了保護(hù)墻體穩(wěn)定性的目的。而鋼結(jié)構(gòu)保護(hù)體系整體較為笨重，施工搭設(shè)時也容易對墻體產(chǎn)生磕碰等破壞。

4）安徳固腳手架穩(wěn)定性強(qiáng)，能夠形成內(nèi)外整體網(wǎng)架。安徳固腳手架使用的鋼管采用Q345B低碳合金鋼材質(zhì)，架體由外徑為48mm的桿件組成雙排及三排架為主體結(jié)構(gòu)的外墻架，形成內(nèi)外整體網(wǎng)架。與鋼結(jié)構(gòu)相比，同樣也能產(chǎn)生較強(qiáng)整體穩(wěn)定性。

5）安徳固腳手架不需要特殊地基基礎(chǔ)處理。由于此工程工期緊迫而且施工現(xiàn)場條件有限，若使用鋼結(jié)構(gòu)體系需要進(jìn)行基礎(chǔ)處理，現(xiàn)場無法進(jìn)行，而且鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)施工影響整體施工進(jìn)度。使用安徳固腳手架可以避免因基礎(chǔ)處理而影響工期。

6）安徳固腳手架不需要電氣焊等組裝，避免引起木結(jié)構(gòu)火災(zāi)發(fā)生，有效保護(hù)古建筑。

7）安徳固腳手架搭設(shè)不受冬季施工影響，適用冬季施工。此工程施工正處于冬季，搭設(shè)鋼結(jié)構(gòu)體系將產(chǎn)生極大影響。而安徳固架體施工不受季節(jié)影響，能夠正常的進(jìn)行施工。

新加外圍臨時支撐安德固腳手架結(jié)構(gòu)主要起到保護(hù)原有建筑外墻，提高墻體的抗側(cè)向穩(wěn)定性和整體抗傾覆能力，提高豎向承載力，同時提高其抵抗后續(xù)內(nèi)部新建結(jié)構(gòu)施工時可能對原建筑墻體產(chǎn)生的各種不利影響的作用。

3 新結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)施工的難題

由于原有的木結(jié)構(gòu)需要替換為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行內(nèi)部框架施工前，經(jīng)計算需打樁進(jìn)行地基加固?？紤]到工作面不足、新結(jié)構(gòu)替換原有木結(jié)構(gòu)困難，需要采用小型打樁機(jī)進(jìn)行施工。打樁前面臨著外墻不穩(wěn)定且增加基礎(chǔ)土體的擠壓力等難題，經(jīng)過多位專家論證，基礎(chǔ)采用高壓旋噴樁進(jìn)行地基加固。

在滿足框架承載力并不影響外墻結(jié)構(gòu)的前提下，設(shè)計出符合要求的樁體數(shù)量、位置及尺寸。施工中嚴(yán)格按照圖紙的要求控制，由于打樁過程中會令基礎(chǔ)土體擠壓力增大，土體會有拱起情況，所以在整個施工過程中做好外墻監(jiān)測，防止因打樁對墻體造成損壞。

4 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)代替木結(jié)構(gòu)

由于原有木結(jié)構(gòu)歷經(jīng)百年，經(jīng)實地考察建筑內(nèi)部木結(jié)構(gòu)已經(jīng)腐蝕較嚴(yán)重，尤其在探挖基礎(chǔ)時發(fā)現(xiàn)首層根部已經(jīng)全部腐爛。這些木結(jié)構(gòu)已經(jīng)完成其自身的作用，若再進(jìn)行使用將無法繼續(xù)保證其承重效果。

如今建筑的抗震要求較高，尤其是做為歷史風(fēng)貌建筑的美國兵營更需要較強(qiáng)的抗震體系。若使用原有木結(jié)構(gòu)將無法滿足目前規(guī)范的抗震要求。

鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)上能承受較大的荷載，能抵抗木結(jié)構(gòu)無法承受的壓力、剪力、彎矩等并有較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。在抗震方面，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)能夠滿足地震引起的作用力并可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡卣鸬燃壵{(diào)節(jié)鋼筋混凝土的抗震等級。

考慮到此建筑的重要性，對于防火要求也很高，原有木結(jié)構(gòu)為易燃體，使用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)能避免諸多危險事件的發(fā)生，給使用者帶來安全性保障。所以采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)代替木結(jié)構(gòu)作為新建筑的承重體系，可以令美國兵營更長久地佇立。

整個美國兵營全部依靠原有木結(jié)構(gòu)作為水平與豎向支撐體系，承受大部分荷載，拆除木結(jié)構(gòu)前要考慮結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性。木結(jié)構(gòu)也做為外墻的支撐連接結(jié)構(gòu)保護(hù)著外墻的穩(wěn)定性，原有木結(jié)構(gòu)每層均與外墻連接，施工時若將木結(jié)構(gòu)全部拆除將對外墻的穩(wěn)定性造成相當(dāng)大的影響，所有需要逐層拆除逐層施工。

原有木結(jié)構(gòu)拆除前必須將整體木結(jié)構(gòu)支撐牢固，新支撐架體采用扣件式鋼管腳手架支撐。

由于外圍護(hù)墻體存在，使得工作面較狹窄且施工中安全隱患較多，拆除木結(jié)構(gòu)需要克服工作面問題和施工安全隱患問題。拆除原有木梁木柱要按照順序及安全操作規(guī)程進(jìn)行施工，拆除時注意支撐架體的穩(wěn)定性，嚴(yán)禁對支撐架體產(chǎn)生破壞。木梁木柱拆除后應(yīng)逐一檢查支撐架體的整體性和穩(wěn)定性，保證施工安全正常進(jìn)行。

新建鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)還應(yīng)避免結(jié)構(gòu)沉降對外墻產(chǎn)生豎向拉應(yīng)力，經(jīng)過研究需要將內(nèi)部新建鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)與原有磚墻采用銷鍵形式進(jìn)行軟連接。

新建鋼筋混凝土框架與原有外墻應(yīng)為兩個單獨體系，沉降量不一樣，施工時既考慮與原有外墻在結(jié)構(gòu)上不產(chǎn)生連接，又要增強(qiáng)原有外墻的穩(wěn)定性，故在新建鋼筋混凝土樓板周邊與原有外墻之間埋設(shè)直徑為8mm的一級光圓鋼筋進(jìn)行軟連接，在鋼筋混凝土框架梁端部與原有外墻連接處以銷鍵形式進(jìn)行軟連接，連接鋼筋直徑為10mm一級光圓鋼筋并在四周連接處留有后澆帶，待鋼筋混凝土框架與外墻全部沉降完成后將后澆帶施工完成。這樣既能因內(nèi)外結(jié)構(gòu)軟連接在橫向?qū)υ型鈮υ黾右欢ǖ姆€(wěn)定性，又不會因新建鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的沉降對原有外墻產(chǎn)生豎向拉應(yīng)力造成外墻的破壞。

5 結(jié)語

從事歷史風(fēng)貌建筑修繕施工管理，應(yīng)積極致力于施工中新材料、新技術(shù)、新工藝的應(yīng)用，善于鉆研，敢于探索，有創(chuàng)新精神。美國兵營歷史將近百年，保持建筑原貌的前提下需要對建筑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和抗震性能進(jìn)行增強(qiáng)，經(jīng)過此次施工可以全面解決美國兵營的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和抗震性能，提高安全使用功能的同時也按照原始資料將此歷史風(fēng)貌建筑的原貌一一恢復(fù)，充分做到“修舊如舊”。